EP0144660B1 - Electric connection device, like a socket, for electric consumers - Google Patents
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- EP0144660B1 EP0144660B1 EP84112619A EP84112619A EP0144660B1 EP 0144660 B1 EP0144660 B1 EP 0144660B1 EP 84112619 A EP84112619 A EP 84112619A EP 84112619 A EP84112619 A EP 84112619A EP 0144660 B1 EP0144660 B1 EP 0144660B1
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- H02H—EMERGENCY PROTECTIVE CIRCUIT ARRANGEMENTS
- H02H3/00—Emergency protective circuit arrangements for automatic disconnection directly responsive to an undesired change from normal electric working condition with or without subsequent reconnection ; integrated protection
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- H02H3/021—Details concerning the disconnection itself, e.g. at a particular instant, particularly at zero value of current, disconnection in a predetermined order
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- H02H5/08—Emergency protective circuit arrangements for automatic disconnection directly responsive to an undesired change from normal non-electric working conditions with or without subsequent reconnection responsive to abnormal fluid pressure, liquid level or liquid displacement, e.g. Buchholz relays
- H02H5/083—Emergency protective circuit arrangements for automatic disconnection directly responsive to an undesired change from normal non-electric working conditions with or without subsequent reconnection responsive to abnormal fluid pressure, liquid level or liquid displacement, e.g. Buchholz relays responsive to the entry or leakage of a liquid into an electrical appliance
Definitions
- the invention relates to an electrical connection device with supply lines for electrical ' consumers, such as a socket, a multiple plug connection, a connection distributor, an adapter plug or the like.
- a circuit breaker the mechanical contacts of which are movable between an on and off position, with a sensor for monitoring the penetration of liquid into the consumer, the sensor consisting of an open electrical double conductor, which is arranged in the intended handling of the consumer and, if applicable, the connecting device in inaccessible edge areas of the housing openings and housing joints of the associated housing and which is wetted with penetrating liquid changed its electrical impedance, and with a protective circuit included in the connection device, which causes the contacts of the circuit breaker to open when the penetration of liquid is detected by the sensor.
- DE-A-2 631 785 describes an electrical connection device (auxiliary control device with mains plug) with supply lines for an electrical consumer with a circuit breaker, the mechanical contacts of which can be moved between an entry and an exit, with a sensor for monitoring the penetration of liquid into the Consumer, wherein the sensor consists of an open electrical double conductor, which is arranged in the intended manual handling of the consumer and the connecting device in inaccessible edge areas of the housing openings of the associated housing and which changes its electrical impedance when wetted with penetrating liquid (water), and with a Protection circuit contained in the connection device, which causes the contacts of the circuit breaker to open permanently when the penetration of liquid is detected by the sensor.
- EP-A1-0 088 390 has disclosed a protective device for electrical consumers with a circuit breaker whose mechanical contacts can be moved between an on and off position, with a sensor for monitoring the penetration of liquid into the consumer, the sensor being off there is an open electrical double conductor, which is arranged in the intended handling of the consumer in inaccessible marginal areas of housing openings and housing joints of the associated housing and which changes its electrical impedance when wetted with penetrating liquid and with a protective circuit.
- the circuit breaker and the protective circuit are designed in such a way that, when the circuit breaker is in the switched-on position, its movable contacts are always exposed to a pretensioned propellant, which transitions them to the switch-off position, but this movement of the propellant is inhibited by a meltable material.
- the meltable material is arranged in the area of an electrically heatable member (heating member) of an ignition circuit connected to the supply lines and having a semiconductor switch, at the input of which the double conductor is located and which ignites the semiconductor switch when the electrical impedance of the double conductor is a certain one Liquid wetting is below the limit to be attributed.
- the driving means of this known circuit breaker consists of a spring preload on the movable contacts, which drives the contacts in the off position when triggered.
- the meltable material can be an electrical current-conducting wire that forms the electrical heating element in the ignition circuit itself and, in the case of ignition, can be heated above its melting temperature, or it can be an adhesive that connects the propellant to the electrical heating element and indirectly through it the current flow in the heating element can be heated beyond its melting temperature.
- the invention has for its object to develop a connection device of the type mentioned in the generic term, the penetration of conductive liquids such. B. water, responds reliably and so quickly to the consumer that an accident risk for people coming into contact with it is excluded with certainty. Furthermore, the possibility is to be created of being able to check the effectiveness of the connection device without having to trigger the circuit breaker.
- the sensor is located as an open electrical double conductor at all those points on the device housing where the penetrating liquid first appears, a very quick response is achieved.
- the device is switched off before the liquid reaches the live parts. For this purpose, they are always just as important in the direction of the switch-off position as the driving means for moving the contacts, as is the meltable material which inhibits these driving elements in the switch-on position.
- the ignition circuit indirectly or directly heats the meltable material above the melting temperature after a few milliseconds and triggers the switch-off movement of the propellant.
- connection device can be checked for its full effectiveness without having to trigger the circuit breaker.
- a check is possible in a convenient and reliable manner by providing a test switch at the input of the ignition circuit and coupling it to a main switch located in the supply line.
- the test switch short-circuits the input of the ignition circuit, but the main switch coupled to it will first interrupt the supply line leading to the ignition circuit and possibly to the electrical consumer and instead switch on limiting resistors in an auxiliary line leading to the ignition circuit in parallel with the interrupted supply line. Melting of the meltable material is now prevented because the heating current is reduced by the limiting resistors.
- This heating current which is generated at a defined level, also starts a control display that shows the full functionality of all electrical components of the circuit breaker.
- a control display can, for. B. consist of a control lamp that lights up when the test switch is activated and documents the full protective effect of the device.
- the meltable material which inhibits the movement of the driving means mentioned, can, as a conductive material, be a wire carrying the electrical current, which is built into the ignition circuit itself as an electrical heating element and, in the event of ignition, is heated above its melting temperature.
- a conductive material be a wire carrying the electrical current, which is built into the ignition circuit itself as an electrical heating element and, in the event of ignition, is heated above its melting temperature.
- the meltable material as an adhesive, which the adhesive, z. B. connects the isolating wedge in its rest position with an electric heating element and is heated indirectly by its heating in the event of ignition above its melting temperature.
- the connecting device according to the invention is shown in FIGS. 1 and 2 as a multiple connector strip 10, which has a plurality of plug receptacles 11 for the electrical consumer no longer shown and can be connected to a power source via a connecting line 12 and a connector 13.
- a handle 15 On the outside of the housing 14 of the device 10 there is a handle 15, which can be adjusted with the aid of a mark 16 between three working positions identified by counter marks 17, 18, 19.
- a control lamp 20 which lights up in the one working position 19 when the full functionality of all relevant electrical components is present, as will be described in more detail.
- the protective circuit 72 is located inside the housing 14 within a watertight encapsulation indicated by the dash-dotted line 21.
- the interchangeable network connections 22, 23 coming from the mentioned connecting line 12 are included in the encapsulation 21 and go via the movable or stationary contacts 25 , 27 and 24, 26 of a self-opening mechanical switch 31 in supply lines 28, 29 to which the receptacle contacts 30 belonging to the various plug receptacles 11 are connected outside the encapsulation 21.
- These contacts 24 to 27 are located on the input side of the circuit 72, so that when the switch 31 is opened, both the protective circuit and the electrical consumers connected to the plug receptacles 11 are completely free of voltage.
- the protective circuit with its components is expediently applied to a printed circuit board.
- the circuit comprises a bridge with diodes 32, 33, 34, 35, in the diagonal of which a resistance element consisting of a meltable wire 37 and a thyristor 38 with a protective capacitor 58 connected in parallel are arranged after a series resistor 36.
- the protective capacitor 58 prevents the thyristor from igniting overhead.
- Another resistor 39 and capacitor 40 connected in parallel serve to protect against interference pulses.
- input lines 45, 46 are connected, which are connected for connecting double lines 43, 44 and 43 ', 44' of sensors responsive to penetrating liquid.
- the double line, 43, 44 is arranged on the edge areas of housing openings and housing joints in the electrical consumer, which are inaccessible when the device is handled correctly and changes its electrical impedance when wetted with penetrating liquid, such as water.
- the input lines 45, 46 are in the area of the plug receptacles 11 of the connection devices 10 1 and 2 not shown in detail, but recognizable from Fig.
- connection points 49 which lead via coupled connecting lines 47, 48 to these sensor lines 43, 44 in the consumer.
- These connecting lines 47, 48 are expediently combined as a four-pole overall line with the supply lines 28, 29 which are routed behind the receiving contacts 30.
- Corresponding monitoring could also take place in the area of the housing 14 on the connection device 10, which is why there are, in an analogous manner, double lines 43 ', 44', which are also provided on the input lines 45, 46, on the normally inaccessible inner edge areas of the housing openings and housing joints the circuit are connected.
- a normally always open test switch 50 is also arranged on the two input lines 45, 46 and can also be actuated in a certain working position from the handle 15 located on the housing 14.
- the handle 15 When the connecting device 10 is in use, the handle 15 is brought into a working position “ON”, for which the top counter mark 17 of FIG. 3 is decisive. In this uppermost sliding position of the handle 15, a main contact 52 and device contact 53 shown in FIG. 8 are conductively connected in the associated switch housing 51 from FIG. 4. At the same time, however, the touch handle on the test switch 50 is locked. This is accomplished by a suitable coupling and arrangement of these elements. In the exemplary embodiment of FIG. 4, this is achieved in that the test switch 50, which is normally in a disconnected position with its contacts, is arranged with its pushbutton actuator 55, inaccessible in the housing 14, at a defined distance from a shoulder 54 of the sliding handle 15. As a result, the thyristor 38 is blocked in the protective circuit. The electrical consumer can be operated normally.
- the extraordinarily fast switch-off results from the special construction of the self-opening switch 31, which can be seen in FIGS. 7 to 7, the essential components of which are only shown schematically there.
- the mechanically movable contacts 24 to 27 are pressed against one another by a spring load 59 and are thereby held in the contact position shown in FIGS. 5 and 6.
- Aligned with the contact area 60 of the two contact sets 24, 25 and 26, 27, the path of movement of a separating wedge 61 made of insulation material is arranged with its wedge tip 62 when the protective circuit is in the switch-on position shown in FIG. 8.
- the separating wedge 61 tends to be driven into the contact area 60 of the contacts 24 to 27 due to a force exerted by a spring 63 or the like in the direction of the movement arrow 64, it is prevented from doing so by the fuse wire 37 which connects it holding back the load.
- One end of the fuse wire 37 is attached to the separating wedge 61, while the other end has a fixed anchor point 65. In this contact position of the contacts 24 to 27, the prestressed separating wedge 61 is in a rest position outside the contact area 60 of the contacts.
- the separating wedge 61 snaps into the contact area 60 of the contacts, relieving the spring 63 loading it 24 to 27 and thereby prevents from the outset a time-delaying arc between the opening contacts 24, 25 or 26, 27.
- the insulation material of the separating wedge 61 shields the contacts from one another from the outset. An effective separation position of the movable contacts 24, 25 shown in FIG. 7 occurs against the spring load 59 thereof practically immediately.
- guide surfaces can be provided. In the present case, these are indicated by simple side flanges 66 on the separating wedge 61, which can slide along the contacts 24 to 27. Of course, other guide means, such as slide rails, can also be provided. In the disconnected position of these contacts 24 to 27, the supply lines 28, 29 leading to the consumer are de-energized. An electrical accident is therefore impossible.
- the switch 51 can also have the working position “OFF at the middle counter mark 18, in which the mains voltage to the electrical consumer is interrupted, even if it remains electrically coupled to the connection device 10.
- the position of the contact elements shown in FIG. 8 is then normally present.
- the main contact 52 remains closed, but the device contact 53 is now open and thus interrupts the associated supply line 28.
- a corresponding device contact is also present in the other supply line 29 and could act together with it, this effort is normally not necessary, since it already does of the circuit shown in FIG. 8, an electrical accident is also effective in this switching position prevented.
- the sliding handle 15 can be transferred to a lowermost working position TEST, which is identified in FIG. 1 by the lowermost counter mark 19.
- TEST a lowermost working position
- the main contact 52 is opened in addition to the already interrupted device contact 53.
- the shoulder 54 of the pushbutton actuator 55 of the test switch 50 is pressed back against its spring tension 67, which is indicated in FIG. 4 and normally leads to the inactive position, and closes the contact between the input lines 45, 46 shown in FIG. 8
- the one supply line 28 is separated from the bridge circuit of the diodes 32 to 35 which remains connected to the other supply line 29, there is, as shown in FIG powered.
- a limiting resistor 69, a protective diode 70 and a light-emitting diode 71 are connected in series in this auxiliary line 68. If the downward movement of the sliding handle 15 into the working position “TEST” of the pushbutton actuators 55 is now fully pressed in further execution and thus the two input lines 45, 46 are connected, the thyristor 38 ignites again, but it is now the one flowing through it and thus the fuse wire 37 The heating current is reduced by the limiting resistor 69 to such an extent that there is no temperature increase melting the wire material. The heating wire 37 thus remains undamaged in this test case.
- the heating current is of a defined level if the components of the protective circuit 72, in particular the wire 37 and the Thyristor 38 are fully functional, because then the diode (LED) 71 lights up.
- the switch 51 is designed as a combination of the button 50 with the various main and device contacts 52, 53, as was explained, but it would be possible to combine these components with one another in another way, e.g. in a total switching summarize it or provide it in separate switches.
- the sliding actuator could, for example, switch the main and device contacts 52, 53, but would no longer interact with the test switch 50, but would make its push button actuator 55 inaccessible to the device user by means of a label. Only when the lowest position of the slide is reached is the shield moved so far that the button actuator 55 located below is manually accessible.
- the handle 15 is held in its "OFF • -working position by a return spring 73. If the handle 15 is released after being moved into the “TEST” working position, it will automatically move back into the “OFF” starting position.
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf ein elektrisches Anschlußgerät mit Versorgungsleitungen für elektrische 'Verbraucher, wie eine Steckdose, einen Mehrfachsteckanschiuß, einen Anschlußverteiler, einen Zwischenstecker od. dgl. mit einem Schutzschalter, dessen mechanische Kontakte zwischen einer Ein- und Ausschaltstellung beweglich sind, mit einem Sensor zur Überwachung des Eindringens von Flüssigkeit in den Verbraucher, wobei der Sensor aus einem offenen elektrischen Doppelleiter besteht, der bei der bestimmungsgemäßen Handhabung des Verbrauchers und gegebenenfalls des Anschlußgerätes in unzugänglichen Randbereichen von Gehäuseöffnungen und Gehäusefugen der zugehörigen Gehäuse angeordnet ist und der bei Benetzung mit eindringender Flüssigkeit seinen elektrischen Scheinwiderstand verändert, und mit einer im Anschlußgerät enthaltenen Schutzschaltung, die das Öffnen der Kontakte des Schutzschalters bewirkt, wenn das Eindringen von Flüssigkeit durch den Sensor erfaßt wird.The invention relates to an electrical connection device with supply lines for electrical ' consumers, such as a socket, a multiple plug connection, a connection distributor, an adapter plug or the like. With a circuit breaker, the mechanical contacts of which are movable between an on and off position, with a sensor for monitoring the penetration of liquid into the consumer, the sensor consisting of an open electrical double conductor, which is arranged in the intended handling of the consumer and, if applicable, the connecting device in inaccessible edge areas of the housing openings and housing joints of the associated housing and which is wetted with penetrating liquid changed its electrical impedance, and with a protective circuit included in the connection device, which causes the contacts of the circuit breaker to open when the penetration of liquid is detected by the sensor.
Die DE-A-2 631 785 beschreibt ein elektrisches Anschlußgerät (Hilfssteuergerät mit Netzstecker) mit Versorgungsleitungen für einen elektrischen Verbraucher mit einem Schutzschalter, dessen mechanische Kontakte zwischen einer Ein- und Ausstellung beweglich sind, mit einem Sensor zur Überwachung des Eindringens von Flüssigkeit in den Verbraucher, wobei der Sensor aus einem offenen elektrischen Doppelleiter besteht, der bei der bestimmungsgemäßen Handbahung des Verbrauchers und des Anschlußgerätes in unzugänglichen Randbereichen von Gehäuseöffnungen der zugehörigen Gehäuse angeordnet ist und der bei Benetzung mit eindringender Flüssigkeit (Wasser) seinen elektrischen Scheinwiderstand verändert, und mit einer im Anschlußgerät enthaltenen Schutzschaltung, die das bleibende Öffnen der Kontakte des Schutzschalters bewirkt, wenn das Eindringen von Flüssigkeit durch den Sensor erfaßt wird.DE-A-2 631 785 describes an electrical connection device (auxiliary control device with mains plug) with supply lines for an electrical consumer with a circuit breaker, the mechanical contacts of which can be moved between an entry and an exit, with a sensor for monitoring the penetration of liquid into the Consumer, wherein the sensor consists of an open electrical double conductor, which is arranged in the intended manual handling of the consumer and the connecting device in inaccessible edge areas of the housing openings of the associated housing and which changes its electrical impedance when wetted with penetrating liquid (water), and with a Protection circuit contained in the connection device, which causes the contacts of the circuit breaker to open permanently when the penetration of liquid is detected by the sensor.
Ferner ist durch die EP-A1-0 088 390 eine Schutzeinrichtung für elektrische Verbraucher mit einem Schutzschalter bekanntgeworden, dessen mechanische Kontakte zwischen einer Ein- und Ausschaltstellung beweglich sind, mit einem Sensor zur Überwachung des Eindringens von Flüssigkeit in den Verbraucher, wobei der Sensor aus einem offenen elektrischen Doppelleiter besteht, der bei der bestimmungsgemäßen Handhabung des Verbrauchers in unzugänglichen Randbereichen von Gehäuseöffnungen und Gehäusefugen der zugehörigen Gehäuse angeordnet ist und der bei Benetzung mit eindringender Flüssigkeit seinen elektrischen Scheinwiderstand verändert und mit einer Schutzschaltung. Dabei sind der Schutzschalter und die Schutzschaltung derart ausgelegt, daß in Einschaltstellung des Schutzschalters dessen bewegliche Kontakte zwar stets einen vorgespannten, sie selbstättig in Ausschaltstellung überführenden Triebmittel ausgesetzt sind, aber diese Bewegung des Triebmittels durch einen schmelzfähigen Werkstoff gehemmt ist. Der schmelzfähige Werkstoff ist dabei im Bereich eines elektrisch aufheizbaren Gliedes (Heizglied) einer an die Versorgungsleitungen angeschlossenen, einen Halbleiterschalter aufweisenden Zündschaltung angeordnet, an deren Eingang der Doppelleiter liegt und welche den Halbleiterschalter dann zündet, wenn der elektrische Scheinwiderstand des Doppelleiters einen bestimmten, auf eine Flüssigkeitsbenetzung zurückzuführenden Grenzwert unterschreitet.Furthermore, EP-A1-0 088 390 has disclosed a protective device for electrical consumers with a circuit breaker whose mechanical contacts can be moved between an on and off position, with a sensor for monitoring the penetration of liquid into the consumer, the sensor being off there is an open electrical double conductor, which is arranged in the intended handling of the consumer in inaccessible marginal areas of housing openings and housing joints of the associated housing and which changes its electrical impedance when wetted with penetrating liquid and with a protective circuit. The circuit breaker and the protective circuit are designed in such a way that, when the circuit breaker is in the switched-on position, its movable contacts are always exposed to a pretensioned propellant, which transitions them to the switch-off position, but this movement of the propellant is inhibited by a meltable material. The meltable material is arranged in the area of an electrically heatable member (heating member) of an ignition circuit connected to the supply lines and having a semiconductor switch, at the input of which the double conductor is located and which ignites the semiconductor switch when the electrical impedance of the double conductor is a certain one Liquid wetting is below the limit to be attributed.
Das Triebmittel dieses bekannten Schutzschalters besteht aus einer Federvorspannung der beweglichen Kontakte, welche bei Auslösung die Kontakte in Ausschaltstellung treibt.The driving means of this known circuit breaker consists of a spring preload on the movable contacts, which drives the contacts in the off position when triggered.
Der schmelzfähige Werkstoff kann ein den elektrischen .Strom leitender Draht sein, der das elektrische Heizglied in der Zündschaltung selbst bildet und im Falle der Zündung über seine Schmelztemperatur hinaus erwärmbar ist oder aber ein Kleber sein, der das Triebmittel mit dem elektrischen Heizglied verbindet und mittelbar durch den Stromfluß im Heizglied über seine Schmelztemperatur hinaus erwärmbar ist.The meltable material can be an electrical current-conducting wire that forms the electrical heating element in the ignition circuit itself and, in the case of ignition, can be heated above its melting temperature, or it can be an adhesive that connects the propellant to the electrical heating element and indirectly through it the current flow in the heating element can be heated beyond its melting temperature.
Die bisher bekannten elektrischen Anschlußgeräte der genannten Art lösen zwar die ihr zugedachte Aufgabe, den Benutzer des elektrischen Anschlußgerätes durch auftretende Schäden zu schützen. Mit ihnen ist aber nicht die Möglichkeit gegeben, zu überprüfen, ob das Anschlußgerät voll wirksam ist, ohne daß dabei der Schutzschalter bleibend zerstört wird.The previously known electrical connection devices of the type mentioned indeed solve their intended task of protecting the user of the electrical connection device from damage occurring. However, they do not offer the possibility of checking whether the connection device is fully effective without permanently destroying the circuit breaker.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Anschlußgerät der im Gattungsbegriff genannten Art zu entwickeln, das beim Eindringen von leitenden Flüssigkeiten, wie z. B. Wasser, in den Verbraucher zuverlässig und so schnell anspricht, daß eine Unfallgefahr für damit in Berührung kommende Personen mit Sicherheit ausgeschlossen ist. Ferner soll die Möglichkeit geschaffen werden, das Anschlußgerät auf seine wolle Wirksamkeit überprüfen zu können, ohne den Schutzschalter auslösen zu müssen.The invention has for its object to develop a connection device of the type mentioned in the generic term, the penetration of conductive liquids such. B. water, responds reliably and so quickly to the consumer that an accident risk for people coming into contact with it is excluded with certainty. Furthermore, the possibility is to be created of being able to check the effectiveness of the connection device without having to trigger the circuit breaker.
Dies wird erfindungsgemäß durch die im Kennzeichen des Anspruches 1 angeführten Maßnahmen erreicht. Weil sich der Sensor als offener elektrischer Doppelleiter an all jenen Stellen des Gerätegehäuses befindet, an denen zuerst die eindringende Flüssigkeit auftritt, wird eine sehr schnelle Reaktion erreicht. Die Abschaltung des Gerätes erfolgt, noch ehe die Flüssigkeit zu den stromführenden Teilen gelangt. Dafür sind sie stets in Richtung des Ausschaltstellung hin vorgespannten Triebmittel zur Bewegung der Kontakte ebenso bedeutsam wie der diese Triebmittel in Einschaltstellung hemmende schmelzfähige Werkstoff. Die Zündschaltung heizt mittelbar oder unmittelbar den schmelzfähigen Werkstoff nach wenigen Millise-kunden bereits über die Schmelztemperatur aus und löst die Ausschaltbewegung des Triebmittels aus.This is achieved according to the invention by the measures listed in the characterizing part of claim 1. Because the sensor is located as an open electrical double conductor at all those points on the device housing where the penetrating liquid first appears, a very quick response is achieved. The device is switched off before the liquid reaches the live parts. For this purpose, they are always just as important in the direction of the switch-off position as the driving means for moving the contacts, as is the meltable material which inhibits these driving elements in the switch-on position. The ignition circuit indirectly or directly heats the meltable material above the melting temperature after a few milliseconds and triggers the switch-off movement of the propellant.
Von besonderer Bedeutung ist es, daß das Anschlußgerät auf seine volle Wirksamkeit überprüft werden kann, ohne dabei den Schutzschalter auslösen zu müssen. Eine derartige Kontrolle ist in bequemer und zuverlässiger Weise in der Weise möglich, daß man am Eingang der Zündschaltung einen Testschalter vorsieht und diesen mit einem in der Versorgungsleitung liegenden Hauptschalter koppelt. Im Testfall schließt zwar der Testschalter den Eingang der Zündschaltung kurz, doch wird vorausgehend der' damit gekoppelte Hauptschalter die zur Zündschaltung und gegebenenfalls zum elektrischen Verbraucher führende Versorgungsleitung unterbrechen und statt dessen Begrenzungwiderstände in einer parallel mit der unterbrochenen Versorgungsleitung zur Zündschaltung führenden Hilfsleitung einschalten. Ein Schmelzen des schmelzfähigen Werkstoffes wird jetzt verhindert, denn durch die Begrenzungswiderstände wird der Heizstrom reduziert. Dieser in definierter Höhe anfallende Heizstrom setzt außerdem eine Kontrollanzeige in Gang, welche die volle Funktionsfähigkeit aller elektrischen Bauteile des Schutzschalters aufzeigt. Eine solche Kontrollanzeige kann z. B. aus einer Kontrollampe bestehen, die bei Betätigung des Testschalters aufleuchtet und die volle Schutzwirkung des Gerätes dokumentiert.It is particularly important that the connection device can be checked for its full effectiveness without having to trigger the circuit breaker. Such a check is possible in a convenient and reliable manner by providing a test switch at the input of the ignition circuit and coupling it to a main switch located in the supply line. In the test case, the test switch short-circuits the input of the ignition circuit, but the main switch coupled to it will first interrupt the supply line leading to the ignition circuit and possibly to the electrical consumer and instead switch on limiting resistors in an auxiliary line leading to the ignition circuit in parallel with the interrupted supply line. Melting of the meltable material is now prevented because the heating current is reduced by the limiting resistors. This heating current, which is generated at a defined level, also starts a control display that shows the full functionality of all electrical components of the circuit breaker. Such a control display can, for. B. consist of a control lamp that lights up when the test switch is activated and documents the full protective effect of the device.
Der schmelzfähige Werkstoff, der die genannte Bewegung der Triebmittel hemmt, kann, als leitender Werkstoff, ein den elektrischen Strom führender Draht sein, der als elektrisches Heizglied in die Zündschaltung selbst eingebaut ist und im Falle der Zündung über seine Schmelztemperatur hinaus erwärmt wird. Alternativ besteht aber auch die Möglichkeit, den schmelzfähigen Werkstoff als Kleber zu verwenden, der das Klebmittel, z. B. den isolierenden Trennkeil in seiner Ruhelage mit einem elektrischen Heizglied verbindet und durch dessen Erwärmung im Zündungsfall mittelbar über seine Schmelztemperatur hinaus erwärmt wird.The meltable material, which inhibits the movement of the driving means mentioned, can, as a conductive material, be a wire carrying the electrical current, which is built into the ignition circuit itself as an electrical heating element and, in the event of ignition, is heated above its melting temperature. Alternatively, there is also the possibility of using the meltable material as an adhesive, which the adhesive, z. B. connects the isolating wedge in its rest position with an electric heating element and is heated indirectly by its heating in the event of ignition above its melting temperature.
Es existiert die EP-A2-0139301 mit gleichem Prioritätsdatum und ähnlichem Inhalt desselben Anmelders.There is EP-A2-0139301 with the same priority date and similar content from the same applicant.
In den Zeichnungen ist die Erfindung in einem Ausführungsbeispiel dargestellt. Es zeigen :
- Fig. 1 und 2 die Draufsicht und Seitenansicht eines nach der Erfindung gestalteten Anschlußgeräts, nämlich einer Mehrfachsteckleiste,
- Fig. 3 und 4 in Draufsicht und Schnittansicht längs der Schnittlinie IV-IV des einen Betätiger aufweisenden Bereiches des Anschlußgeräts von Fig. 1 bzw. 2,
- Fig. 5 schematisch einen zur erfindungsgemäßen Zündschaltung gehörenden selbstöffnenden Schalter in Schnittansicht, wobei die Schnittführung aus der Schnittlinie V-V von Fig. 6 zu erkennen ist, und zwar in Einschaltstellung des Schalters,
- Fig. 6 eine schematische Draufsicht auf den Schalter von Fig. 5 in Einschaltstellung,
- Fig. 7 eine der Fig. 5 entsprechende Schnittansicht des Schalters, wobei sich aber seine Kontakte in Ausschaltstellung befinden und
- Fig. 8 eine beim erfindungsgemäßen Anschlußgerät verwendete Schutzschaltung.
- 1 and 2, the top view and side view of a connecting device designed according to the invention, namely a multiple connector strip,
- 3 and 4 in plan view and sectional view along the section line IV-IV of the area of the connecting device of Fig. 1 and 2 having an actuator,
- 5 schematically shows a self-opening switch belonging to the ignition circuit according to the invention in a sectional view, the sectional view being evident from the section line VV of FIG. 6, specifically in the switch-on position,
- 6 is a schematic plan view of the switch of FIG. 5 in the on position,
- Fig. 7 is a sectional view of the switch corresponding to Fig. 5, but with its contacts in the off position and
- Fig. 8 is a protective circuit used in the connection device according to the invention.
Das erfindungsgemäße Anschlußgerät ist in Fig. 1 und 2 als Mehrfachsteckleiste 10 ausgebildet, die mehrere Steckaufnahmen 11 für die Stecker nicht mehr gezeigter elektrischer Verbraucher aufweist und über eine Anschlußleitung 12 und einen Stecker 13 an eine Stromquelle anschließbar ist. Außen am Gehäuse 14 des Geräts 10 befindet sich eine Handhabe 15, die mit Hilfe einer Marke 16 zwischen drei ihrerseits durch Gegenmarken 17, 18, 19 gekennzeichnete Arbeitspositionen verstellbar ist. Am Gehäuse 14 befindet sich noch eine Kontroll-Lampe 20, die in der einen Arbeitsstellung 19 dann aufleuchtet, wenn die volle Funktionsfähigkeit aller maßgeblichen elektrischen Bauteile vorliegt, wie noch näher beschrieben werden wird.The connecting device according to the invention is shown in FIGS. 1 and 2 as a
Im Gehäuseinneren 14 befindet sich innerhalb einer durch die Strichpunktlinie 21 angedeuteten wasserdichten Kapselung die erfindungsgemäße Schutzschaltung 72. Die aus der erwähnten Anschlußleitung 12 kommenden, untereinander vertauschbaren Netzanschlüsse 22, 23 sind in die Kapselung 21 mit einbezogen und gehen über die beweglichen bzw. ruhenden Kontakte 25, 27 bzw. 24, 26 eines selbstöffnenden mechanischen Schalters 31 in Versorgungsleitungen 28, 29 über, an welche die zu den diversen Steckaufnahmen 11 gehörenden Aufnahmekontakte 30 außerhalb der Kapselung 21 angeschlossen sind. Diese Kontakte 24 bis 27 befinden sich an der Eingangsseite der Schaltung 72, so daß beim Öffnen des Schalters 31 sowohl die Schutzschaltung als auch der an den Steckaufnahmen 11 angeschlossene elektrischen Verbraucher vollkommen spannungsfrei sind. Die Schutzschaltung mit ihren Bauelementen ist zweckmäßigerweise auf einer Leiterplatte aufgebracht. Die Schaltung umfaßt eine Brücke mit Dioden 32, 33, 34, 35, in deren Diagonale nach einem Vorwiderstand 36 ein aus einem schmelzfähigen Draht 37 bestehendes Widerstandselement und ein Thyristor 38 mit dazu parallel geschaltetem Schutzkondensator 58 angeordnet sind. Der Schutzkondensator 58 verhindert ein Überkopfzünden des Thyristors.The
Ein weiterer parallel geschalterer Widerstand 39 und Kondensator 40 dienen der Absicherung gegen Störimpulse. Über zwei hochohmige Widerstände 41, 42 sind Eingangsleitungen 45, 46 angeschlossen, die zum Anschluß von Doppelleitungen 43, 44 bzw. 43', 44' von auf eindringende Flüssigkeit ansprechenden Sensoren angeschlossen sind. Die Doppelleitung, 43, 44, ist an den bei bestimmungsgemäßer Handhabung des Geräts unzugänglichen Randbereichen von Gehäuseöffnungen und Gehäusefugen im elektrischen Verbraucher angeordnet und verändert bei Benetzung mit eindringender Flüssigkeit, wie Wasser, seinen elektrischen Scheinwiderstand. Zur Verbindung dieser verbraucherseitigen Sensorleitungen 43, 44 sind die Eingansleitungen 45, 46 im Bereich der Steckaufnahmen 11 der Anschlußgeräte 10 mit in Fig. 1 und 2 nicht näher gezeigten, aber aus Fig. 8 erkennbaren Kontaktstellen 49 versehen, die über angekuppelte Verbindungsleitungen 47, 48 zu diesen Sensorleitungen 43, 44 im Verbraucher führen. Diese Verbindungsleitungen 47, 48 sind zweckmäßigerweise als vierpolige Gesamtleitung mit den hinter den Aufnahmekontakten 30 weitergeführten Versorgungsleitungen 28, 29 kombiniert. Eine entsprechende Überwachung könnte auch im Bereich des Gehäuses 14 am Anschlußgerät 10 erfolgen, weshalb dort, in analoger Weise, an den normalerweise unzugänglichen inneren Randbereichen von Gehäuseöffnungen und Gehäusefugen ihrerseits Doppelleitungen 43', 44' vorgesehen sind, die auch an den Eingangsleitungen 45, 46 der Schaltung angeschlossen sind. An den beiden Eingangsleitungen 45, 46 ist schließlich noch ein normalerweise immer geöffneter Testschalter 50 angeordnet, der von der am Gehäuse 14 befindlichen Handhabe 15 aus in einer bestimmten Arbeitsposition mitbetätigbar ist.Another
Im Gebrauchsfall des Anschlußgeräts 10 ist die Handhabe 15 in eine Arbeitsposition « EIN » gebracht, wofür die oberste Gegenmarke 17 von Fig.3 maßgeblich ist. In dieser obersten Schiebestellung der Handhabe 15 sind im zugehörigen Schaltergehäuse 51 von Fig. 4 ein aus Fig.'8 ersichtlicher Hauptkontakt 52 und Gerätekontakt 53 leitend verbunden. Zugleich ist aber die Tasthandhabe am Testschalter 50 verriegelt. Dies ist durch eine geeignete Kopplung und Anordnung dieser Elemente bewerkstelligt. Im Ausführungsbeispiel von Fig. 4 ist dies dadurch erreicht, daß der mit seinen Kontakten normalerweise in Trennlage befindliche Testschalter 50 mit seinem Tastbetätiger 55, im Gehäuse 14 unzugänglich, in definiertem Abstand zu einer Schulter 54 der Schiebehandhabe 15 angeordnet ist. Dadurch ist der Thyristor 38 in der Schutzschaltung gesperrt. Der elektrische Verbraucher kann normal betrieben werden.When the connecting
Kommt nun im Gebrauchsfall das Gehäuse des. elektrischen Verbrauchers mit leitender Flüssigkeit in Berührung, welche, wie in Fig. 8 durch den Tropfen 56 angedeutet, die Doppelleitung 43, 44 benetzt, so gelangt über die Sensordoppelleitung 43, 44 Spannung an die Gate-Leitung 57 des Thyristors 38 und zündet ihn. Dann fließt ein maximaler Strom von z. B. 2 Ampere durch die Diagonale der Brückenschaltung zwischen den beiden Versorgungsleitungen 28, 29 und bringt den Draht 37 zum Schmelzen. Durch die gestrichelt in Fig. 8 angedeutete Wirkverbindung des den Schmelzdraht 37 umfassenden selbstöffnenden mechanischen Schalters 31 öffnen beide Kontakte 25, 27 nahezu augenblicklich, wodurch die Stromversorgung zum Verbraucher in beiden Versorgungsleitungen 28, 29 unterbrochen ist.If, in use, the housing of the electrical consumer comes into contact with conductive liquid which, as indicated in FIG. 8 by the
Die gleiche Schutzwirkung ergibt sich, wenn im Falle des am Anschlußgerät 10 befindlichen Sensors 43', 44' die durch den in Fig. 8 angedeuteten Tropfen 56' erkennbare leitende Verbindung sich ergibt.The same protective effect is obtained if, in the case of the sensor 43 ', 44' on the connecting
Die außerordentlich schnelle Abschaltung ergibt sich durch die besondere, aus den Fig. bis 7 erkennbare Konstruktion des selbstöffnenden Schalters 31, der in seinen wesentlichen Bestandteilen dort nur schematisch dargestellt ist. Die mechanisch beweglichen Kontakte 24. bis 27 werden durch eine Federbelastung 59 gegeneinander gedrückt und dadurch in der aus Fig. 5 und 6 ersichtlichen Berührungslage gehalten. In Ausrichtung mit dem Berührungsbereich 60 der beiden Kontaktsätze 24, 25 bzw. 26, 27 ist der Bewegungsweg eines aus Isolationsmaterial bestehenden Trennkeils 61 mit seiner Keilspitze 62 angeordnet, wenn sich die Schutzschaltung in der aus Fig. 8 ersichtlichen Einschaltstellung befindet. Dabei ist zwar der Trennkeil 61 bestrebt, aufgrund einer von einer Feder 63 od. dgl. ausgehenden Kraftbelastung im Sinne des Bewegungspfeils 64 in den Berührungsbereich 60 der Kontakte 24 bis 27 getrieben zu werden, doch ist er daran durch den Schmelzdraht 37 gehindert, der ihn, der Kraftbelastung entgegen, zurückhält. Das eine Ende des Schmelzdrahts 37 ist am Trennkeil 61 befestigt, während sein anderes Ende einen festen Verankerungspunkt 65 besitzt. In dieser Berührungslage der Kontakte 24 bis 27 befindet sich der vorgespannte Trennkeil 61 in einer Ruhelage außerhalb des Berührungsbereichs 60 der Kontakte.The extraordinarily fast switch-off results from the special construction of the self-opening
Wird nun ein Fehler vom Sensor 43, 44 bzw. 43', 44' gemeldet, der Thyristor 38 gezündet und der Schmelzdraht 37 gemäß Fig. 7 zerstört, so schnellt der Trennkeil 61 unter Entspannung der ihn belastenden Feder 63 in den Berührungsbereich 60 der Kontakte 24 bis 27 und unterbindet dadurch von vornherein einen zeitverzögernden Lichtbogen zwischen den sich öffnenden Kontakten 24, 25 bzw. 26, 27. Durch den Isolationswerkstoff des Trennkeils 61 werden die Kontakte von vornherein gegeneinander abgeschirmt. Es tritt praktisch augenblicklich eine wirksame Trennlage der aus Fig. 7 ersichtlichen beweglichen Kontakte 24, 25 gegen deren Federbelastung 59 ein.If an error is now reported by the
Um diese Einfahrbewegung des Trennkeils 61 in den Berührungsbereich 60 zu lenken, können Leitflächen vorgesehen sein. Diese sind im vorliegenden Fall durch einfache Seitenflansche 66 am Trennkeil 61 angedeutet, die längs der Kontakte 24 bis 27 gleiten können. Es können natürlich auch andere Führungsmittel, wie Gleitschienen vorgesehen sein. In Trennlage dieser Kontakte 24 bis 27 sind die zum Verbraucher weiterführenden Versorgungsleitungen 28, 29 stromlos gemacht. Ein elektrischer Unfall ist damit ausgeschlossen.In order to steer this retraction movement of the separating
Ausweislich der Fig. 3 und 4 kann der Schalter 51 auch noch die Arbeitsposition « AUS bei der mittleren Gegenmarke 18 aufweisen, in welcher die Netzspannung zum elektrischen Verbraucher unterbrochen ist, selbst wenn er am Anschlußgerät 10 elektrisch angekuppelt bleibt. Es liegt dann die aus Fig. 8 ersichtliche Lage der Kontaktelemente normalerweise vor. Der Hauptkontakt 52 bleibt geschlossen, aber der Gerätekontakt 53 ist nun geöffnet und unterbricht damit die zugehörige Versorgungsleitung 28. Obwohl ein entsprechender Gerätekontakt auch in der anderen Versorgungsleitung 29 vorliegen und mit diesem gemeinsam wirksam werden könnte, bedarf es dieses Aufwands normalerweise nicht, denn schon bei der aus Fig. 8 ersichtlichen Schaltung ist ein elektrischer Unfall auch in dieser Schaltstellung wirksam verhindert. Kommt es nämlich bei den Sensor-Doppelleitungen 43, 44 bzw. 43', 44' zu einer Erniedrigung des Scheinwiderstands wegen eindringenden Wassers 56 bzw. 56', so tritt über den geschlossenen Hauptkontakt 52 die bereits beschriebene Zündung des Thyristors 38 und Abschmelzung des Drahts 37 ein, die den vorgespannten Schalter 31 in der geschilderten Weise öffnet.3 and 4, the
Schließlich ist die Schiebehandhabe 15 in .eine unterste Arbeitsposition « TEST überführbar, die in Fig. durch die unterste Gegenmarke 19 gekennzeichnet ist. Schon beim Übergang in diese Endlage wird zunächst außer dem bereits unterbrochenen Gerätekontakt 53 auch noch der Hauptkontakt 52 geöffnet. In der Endposition wird schließlich über die bereits erwähnte Schulter 54 der Tastbetätiger 55 des Testschalters 50 gegen seine in Fig. 4 angedeutete ihn normalerweise in unwirksame Position überführende Federspannung 67 zurückgedrückt und schließt den aus Fig.8 ersichtlichen Kontakt zwischen den Eingangsleitungen 45, 46. Damit ist zwar die eine Versorgungsleìtung 28 von der mit der anderen Versorgungsleitung 29 verbunden bleibenden Brückenschaltung der Dioden 32 bis 35 getrennt, doch gibt es, ausweislich der Fig. 8, eine dazu parallele Hilfsleitung 68, die von den Kontakten 24, 25 aus den oberen Brückenpunkt mit Spannung versorgt.Finally, the sliding
In diese Hilfsleitung 68 ist ein Begrenzungswiderstand 69, eine Schutzdiode 70 und eine Leuchtdiode 71 hintereinander geschaltet. Wird nun in weiterem Vollzug die Abwärtsbewegung der Schiebehandhabe 15 in die Arbeitsposition « TEST" der Tastbetätiger 55 voll eingedrückt und damit die beiden Eigangsleitungen 45, 46 verbunden, so zündet zwar wieder der Thyristor 38, doch ist der jetzt ihn und damit den Schmelzdraht 37 durchfließende Heizstrom durch den Begrenzungswiderstand 69 soweit erniedrigt, daß es zu keiner den Drahtwerkstoff schmelzenden Temperaturerhöhung kommt. Der Heizdraht 37 bleibt also in diesem Testfall unbeschädigt. Der Heizstrom ist aber von einer definierten Höhe, wenn die Bauteile der Schutzschaltung 72, insbesondere der Draht 37 und der Thyristor 38 in voller Funktionsfähigkeit sind, denn dann leuchtet die Diode (LED) 71 auf. Im vorliegenden Fall ist der Schalter 51 als Kombination des Tasters 50 mit den verschiedenen Haupt- und Gerätekontakten 52, 53 ausgebildet, wie erlaütert wurde, doch wäre es möglich, diese Bauteile auch in anderer Weise miteinander zu kombinieren, z. B. in einem Gesamtschalter zusammenfassen oder aber in getrennten Schaltern vorsehen. Im letztgenannten Fall könnte zwar der Schiebebetätiger beispielsweise die Haupt- und Gerätekontakte 52, 53 schalten, aber nicht mehr mit dem Testschalter 50 zusammenwirken, sondern durch ein Schild dessen Tastbetätiger 55 für den Gerätebenutzer unzugänglich machen. Erst wenn die unterste Stellung des Schiebers erreicht wird, ist der Schild soweit wegbewegt, daß der darunter angeordnete Tastbetätiger 55 manuell zugänglich ist. Schließlich wäre es auch möglich durch Riegel od. dgl. den Tastbetätiger in den anderen Arbeitspositionen der Handhabe 15 zu blockieren.A limiting
Bedeutsam ist die oben geschilderte Schaltfolge der verschiedenen Kontakte, die der besseren Übersicht wegen in der nachfolgenden Tabelle nochmals wiedergegeben ist, wobei das Symbol (+) eine leitende Verbindung und das Symbol (-) die nichtleitende Verbindung in der jeweiligen Arbeitsposition der drei Schaltstellen anzeigt :
Anstelle des dargestellten selbstöffnenden Schalters 31 ließe sich auch ein Schalter mit Sprungfederkontakten verwenden, die durch Eigenspannung in Einschaltstellung der Schutzschaltung in Berührungslage vorgespannt sind aber bestrebt sind, nach Durchschmelzen eines Drahtes oder eines schmelzfähigen Werkstoffs in Trennlage aufgrund ihrer Sprungfederwirkung überzugehen.Instead of the self-opening
Mit der Erfindung ist es möglich, eine äußerst kurze Zeit zum Auslösen der elektrischen Schaltung und zum vollständigen Öffnen des mechanischen Schalters zu erreichen, die in der Größenordnung von wenigen Millisekunden liegt. In dieser Zeit kann das Wasser nicht bis zu den übrigen stromführenden Teilen in dem gefährdeten elektrischen Verbraucher oder im Anschlußgerät selbst gelangen.With the invention it is possible to achieve an extremely short time for triggering the electrical circuit and for completely opening the mechanical switch, which is of the order of a few milliseconds. During this time, the water cannot reach the other live parts in the endangered electrical consumer or in the connection device itself.
Gemäß Fig. 4 wird die Handhabe 15 durch eine Rückstellfeder 73 in ihrer « AUS •-Arbeìtsposition gehalten. Läßt man die Handhabe 15 nach der Verschiebung in die Arbeitsposition « TEST los, so bewegt sie sich von selbst wieder in die Ausgangsposition « AUS zurück.4, the
- 10 Mehrfachsteckleiste, Anschlußgerät10 multiple connector strip, connection device
- 11 Steckaufnahme11 socket
- 12 Netzanschluß12 mains connection
- 13 Stecker13 plugs
- 14 Gehäuse14 housing
- 15 Handhabe15 handle
- 16 Marke16 mark
- 17 Gegenmarke (EIN)17 counter mark (ON)
- 18 Gegenmarke (AUS)18 counter mark (AUS)
- 19 Gegenmarke (TEST)19 counter mark (TEST)
- 20 Kontroll-Lampe20 control lamp
- 21 Kapselung21 encapsulation
- 22 Netzanschluß22 Mains connection
- 23 Netzanschluß23 Mains connection
- 24 Kontakt24 contact
- 25 Kontakt25 contact
- 26 Kontakt26 contact
- 27 Kontakt27 contact
- 28 Versorgungsleitung28 supply line
- 29 Versorgungsleitung29 supply line
- 30 Aufnahmekontakt30 contact
- 31 gelbstöffnender mechanischer Schalter31 g self-opening mechanical switch
- 32 Diode32 diode
- 33 Diode33 diode
- 34 Diode34 diode
- 35 Diode35 diode
- 36 Vorwiderstand36 series resistor
- 37 Schmelzdraht37 fuse wire
- 38 Thyristor38 thyristor
- 39 Widerstand39 resistance
- 40 Kondensator40 capacitor
- 41 Widerstand41 resistance
- 42 Widerstand42 resistance
- 43, 43' erste Doppelleitung43, 43 'first double line
- 44, 44' zweite Doppelleitung44, 44 'second double line
- 45 Eingangsleitung45 input line
- 46 Eingangsleitung46 input line
- 47 Verbindungsleitung47 connecting line
- 48 Verbindungsleitung48 connecting line
- 49 Kontaktstelle49 contact point
- 50 Testschalter50 test switches
- 51 Schaltergehäuse zu 1551 switch housing for 15
- 52 Hauptkontakt52 main contact
- 53 Gerätekontakt53 Device contact
- 54 Schulter an 1554 shoulder to 15
- 55 Tastbetätiger von 5055 push buttons of 50
- 56, 56' Tropfen56, 56 'drops
- 57 Gate-Leitung von 3857 gate line of 38
- 58 Schutzkondensator58 protective capacitor
- 59 Federbelastung59 spring loading
- 60 Berührungsbereich von 24 bis 2760 touch range from 24 to 27
- 61 Trennkeil61 wedge
- 62 Keilspitze62 chisel tip
- 63 Feder63 spring
- 64 Bewegungspfeil von 6164 movement arrow of 61
- 65 Verankerung von 3765 anchorage of 37
- 66 Flansch66 flange
- 67 Federspannung67 spring tension
- 68 Hilfsleitung68 auxiliary line
- 69 Begrenzungswiderstand69 Limiting resistance
- 70 Schutzdiode70 protection diode
- 71 Leuchtdiode (LED)71 light emitting diode (LED)
- 72 Zündschaltung72 ignition circuit
- 73 Rückstellfeder73 return spring
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